Skip to main content
Global

4.5: חיבורים למסלולים מטבוליים אחרים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208999

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    למדת על קטבוליזם של גלוקוז, המספק אנרגיה לתאים חיים. אבל יצורים חיים צורכים יותר מסתם גלוקוז למזון. כיצד כריך הודו, המכיל חלבון, מספק אנרגיה לתאים שלך? זה קורה מכיוון שכל המסלולים הקטבוליים לפחמימות, חלבונים ושומנים מתחברים בסופו של דבר לגליקוליזה ולמסלולי מחזור חומצת הלימון (איור). \(\PageIndex{1}\) יש לחשוב על מסלולים מטבוליים כנקבוביים - כלומר, חומרים נכנסים ממסלולים אחרים, וחומרים אחרים יוצאים למסלולים אחרים. מסלולים אלה אינם מערכות סגורות. רבים מהתוצרים במסלול מסוים הם מגיבים במסלולים אחרים.

    חיבורים של סוכרים אחרים למטבוליזם של גלוקוז

    גליקוגן, פולימר של גלוקוז, הוא מולקולת אחסון אנרגיה לטווח קצר בבעלי חיים. כאשר קיים ATP מספיק, עודף גלוקוז הופך לגליקוגן לאחסון. גליקוגן מיוצר ומאוחסן בכבד ובשרירים. הגליקוגן יוציא מהאחסון אם רמות הסוכר בדם יורדות. נוכחות הגליקוגן בתאי השריר כמקור לגלוקוז מאפשרת לייצר ATP למשך זמן רב יותר במהלך האימון.

    סוכרוז הוא דו סוכר העשוי מגלוקוז ופרוקטוז המחוברים זה לזה. סוכרוז מתפרק במעי הדק, והגלוקוז והפרוקטוז נספגים בנפרד. פרוקטוז הוא אחד משלושת החד-סוכרים התזונתיים, יחד עם גלוקוז וגלקטוז (שהוא חלק מסוכר החלב, הלקטוז הדו-סוכר), הנספגים ישירות לזרם הדם במהלך העיכול. הקטבוליזם של פרוקטוז וגלקטוז מייצר את אותו מספר מולקולות ATP כמו גלוקוז.

    חיבורים של חלבונים למטבוליזם של גלוקוז

    חלבונים מתפרקים על ידי מגוון אנזימים בתאים. לרוב, חומצות אמינו ממוחזרות לחלבונים חדשים. עם זאת, אם יש עודף חומצות אמינו, או אם הגוף נמצא במצב של רעב, כמה חומצות אמינו יועברו למסלולים של קטבוליזם של גלוקוז. כל חומצת אמינו חייבת להסיר את קבוצת האמינו שלה לפני הכניסה למסלולים אלה. קבוצת האמינו מומרת לאמוניה. אצל יונקים הכבד מסנתז אוריאה משתי מולקולות אמוניה ומולקולת פחמן דו חמצני. לפיכך, אוריאה היא תוצר הפסולת העיקרי ביונקים מהחנקן שמקורו בחומצות אמינו, והוא משאיר את הגוף בשתן.

    חיבורים של ליפידים למטבוליזם של גלוקוז

    השומנים המחוברים למסלולי הגלוקוז הם כולסטרול וטריגליצרידים. כולסטרול הוא ליפיד התורם לגמישות קרום התא ומהווה מבשר להורמונים סטרואידים. סינתזת הכולסטרול מתחילה באצטיל CoA ומתקדמת בכיוון אחד בלבד. לא ניתן להפוך את התהליך, ו- ATP אינו מיוצר.

    טריגליצרידים הם סוג של אחסון אנרגיה לטווח ארוך בבעלי חיים. הטריגליצרידים אוגרים אנרגיה כפליים מפחמימות. הטריגליצרידים עשויים גליצרול ושלוש חומצות שומן. בעלי חיים יכולים לייצר את רוב חומצות השומן הדרושות להם. ניתן ליצור ולפרק טריגליצרידים דרך חלקים ממסלולי הקטבוליזם של הגלוקוז. ניתן לזרחן גליצרול ולהמשיך באמצעות גליקוליזה. חומצות שומן מתפרקות ליחידות דו-פחמניות שנכנסות למחזור חומצת הלימון.

    איור זה מראה שניתן לפרק גליקוגן, שומנים וחלבונים באמצעות נשימה אירובית. הגליקוגן מתפרק לגלוקוז, הניזון לגליקוליזה. שומנים מתפרקים לגליצרול, המעובד על ידי גליקוליזה, וחומצות שומן, המומרות לאצטיל CoA. חלבונים מתפרקים לחומצות אמינו, המעובדות בשלבים שונים של נשימה אירובית, כולל גליקוליזה, היווצרות אצטיל CoA ומחזור חומצת הלימון.
    איור\(\PageIndex{1}\): גליקוגן מהכבד ומהשרירים, יחד עם שומנים, יכולים להזין את המסלולים הקטבוליים לפחמימות.

    אבולוציה בפעולה: מסלולי פוטוסינתזה ומטבוליזם תאי

    פוטוסינתזה ומטבוליזם תאי מורכבים מכמה מסלולים מורכבים מאוד. מקובל לחשוב שהתאים הראשונים קמו בסביבה מימית - "מרק" של חומרים מזינים. אם תאים אלה מתרבים בהצלחה ומספרם טיפס בהתמדה, יוצא שהתאים יתחילו לרוקן את החומרים המזינים מהמדיום בו הם חיו, כשהם מעבירים את החומרים המזינים לתאים שלהם. מצב היפותטי זה היה מביא לכך שהברירה הטבעית תעדיף את אותם אורגניזמים שיכולים להתקיים על ידי שימוש בחומרים המזינים שנותרו בסביבתם ועל ידי מניפולציה של חומרים מזינים אלה לחומרים שהם יכולים להשתמש בהם כדי לשרוד. בנוסף, הבחירה תעדיף את אותם אורגניזמים שיכולים להפיק ערך מקסימלי מחומרי המזון הזמינים.

    התפתחה צורה מוקדמת של פוטוסינתזה שרתמה את אנרגיית השמש באמצעות תרכובות שאינן מים כמקור לאטומי מימן, אך מסלול זה לא ייצר חמצן חופשי. נהוג לחשוב כי הגליקוליזה התפתחה לפני תקופה זו ויכולה לנצל את ייצור הסוכרים הפשוטים, אך תגובות אלו לא הצליחו לחלץ באופן מלא את האנרגיה המאוחסנת בפחמימות. צורה מאוחרת יותר של פוטוסינתזה השתמשה במים כמקור ליוני מימן ויצרה חמצן חופשי. עם הזמן האווירה התחמצנה. יצורים חיים הסתגלו לניצול האווירה החדשה הזו ואפשרו לנשימה כפי שאנו מכירים אותה להתפתח. כאשר התהליך המלא של הפוטוסינתזה כפי שאנו מכירים אותה התפתח והאטמוספירה התחמצנה, התאים הצליחו סוף סוף להשתמש בחמצן שגורש הפוטוסינתזה כדי להפיק יותר אנרגיה ממולקולות הסוכר באמצעות מחזור חומצת הלימון.

    סיכום

    פירוק וסינתזה של פחמימות, חלבונים ושומנים מתחברים למסלולים של קטבוליזם של גלוקוז. הפחמימות שיכולות להזין גם לקטבוליזם של גלוקוז כוללות גלקטוז, פרוקטוז וגליקוגן. אלה מתחברים לגליקוליזה. חומצות האמינו מחלבונים מתחברות לקטבוליזם של גלוקוז באמצעות פירובט, אצטיל CoA ורכיבים של מחזור חומצת הלימון. סינתזת הכולסטרול מתחילה באצטיל CoA, ומרכיבי הטריגליצרידים נאספים על ידי אצטיל CoA ונכנסים למחזור חומצת הלימון.

    תורמים וייחוסים